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超高速低载频比下永磁同步电机无差拍电流控制

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电机与控制学报 2023年第4期27卷 55-63,74页

作者：王晓琳李紫佳李正龙严廷雄南京航空航天大学自动化学院江苏南京211106

基于数字控制的超高速电机驱动系统具有运行速域宽、载频比低的特性,采用传统无差拍控制已不能保证其电流环在高速区域的控制性能及稳定性。针对上述问题,通过在Z域构建超高速电机电流环复矢量等效模型,分析了低载频比下等效延迟项对无... 详细信息

基于数字控制的超高速电机驱动系统具有运行速域宽、载频比低的特性,采用传统无差拍控制已不能保证其电流环在高速区域的控制性能及稳定性。针对上述问题,通过在Z域构建超高速电机电流环复矢量等效模型,分析了低载频比下等效延迟项对无差拍控制系统稳定性的影响;推导了无差拍控制近似离散模型误差及参数失配误差解析式并对其定量分析。提出一种适用于超高速电机低载频比运行的改进型方法:一方面采用基于离散滑模观测器的电压前馈补偿方案,有效加强了系统抗模型误差和参数扰动的鲁棒性;另一方面将观测器控制函数与扰动量引入电流预测模型,并对时间延迟附加项修正补偿,有效消除了系统延迟的综合影响。最后,仿真和实验验证所提理论及方法的正确性。

关键词：超高速电机低载频比数字控制延迟无差拍控制参数失配模型误差离散滑模观测器

双五相PMSM串联系统内嵌ADRC的无差拍控制

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电源学报 2024年

作者：丁逸健周扬忠福建省新能源发电与电能变换重点实验室(福州大学)

五相永磁同步电机(Five-Phase Permanent Magnet Synchronous Motor，FPPMSM)反电动势谐波会显著降低单逆变器供电双FPPMSM串联驱动系统解耦运行性能；传统的基于电机准确模型构建的双FPPMSM串联驱动系统控制策略对电机参数变化太敏感... 详细信息

五相永磁同步电机(Five-Phase Permanent Magnet Synchronous Motor，FPPMSM)反电动势谐波会显著降低单逆变器供电双FPPMSM串联驱动系统解耦运行性能；传统的基于电机准确模型构建的双FPPMSM串联驱动系统控制策略对电机参数变化太敏感。为此，本文首先构建以磁链幅值及转矩角为中间变量的转矩与磁链之间解耦的无差拍控制；接着，构建速度环自抗扰控制(Active Disturbance Rejection Control， ADRC)产生电机基波转矩给定，并基于此，构建转矩环自抗扰控制产生转矩角增量。实验表明所提控制策略对电机参数变化不敏感，两台电机之间解耦运行性能更佳。

关键词：单逆变器供电双五相永磁同步电机串联驱动无差拍控制自抗扰

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一类离散时间切换线性系统的无差拍控制

控制理论与应用 2019年第11期36卷 1844-1849页

作者：原华丽孙振东烟台大学数学与信息科学学院山东烟台264000 中国科学院数学与系统科学研究院系统控制重点实验室北京100190

研究一类带多控制器和多传感器离散时间线性系统的无差拍控制.对能控系统,通过适当的状态坐标变换获得系统矩阵的块三角结构,再设计状态反馈和周期切换策略使得状态反馈矩阵在有限周期内为零,从而保证闭环系统的无差拍稳定.进一步,对能... 详细信息

研究一类带多控制器和多传感器离散时间线性系统的无差拍控制.对能控系统,通过适当的状态坐标变换获得系统矩阵的块三角结构,再设计状态反馈和周期切换策略使得状态反馈矩阵在有限周期内为零,从而保证闭环系统的无差拍稳定.进一步,对能观系统,设计具有有限时间精确估计的动态输出反馈,通过适当的周期切换策略实现闭环系统的无差拍稳定.最后,给出一个例子以验证所提设计方法的有效性.

关键词：切换线性系统无差拍控制能控性能观性反馈镇定

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两级式单相逆变器的改进无差拍控制策略研究

两级式单相逆变器的改进无差拍控制策略研究

作者：雷叶爽浙江大学

学位级别：硕士

两级式单相逆变器具有输入电压范围宽、前后级电路可灵活控制等优点,在光伏、储能等领域应用广泛。然而,由于其瞬时输出功率具有二倍频率波动分量,导致出现前级DC/DC变换器二次纹波电流、后级逆变器低频谐波等问题。传统控制方法通常需... 详细信息

两级式单相逆变器具有输入电压范围宽、前后级电路可灵活控制等优点,在光伏、储能等领域应用广泛。然而,由于其瞬时输出功率具有二倍频率波动分量,导致出现前级DC/DC变换器二次纹波电流、后级逆变器低频谐波等问题。传统控制方法通常需要通过增加额外的功率吸收器件或设计复杂控制回路加以抑制。对此,本文提出一种两级式单相逆变器的改进无差拍控制策略,以简化设计流程,提高动态性能。首先,本文从功率平衡的角度出发,详细阐述了前级DC/DC变换器二次纹波电流的产生机理。随后,基于前级Buck/Boost变换器的离散数学模型,给出了基于传统无差拍控制的二次纹波电流抑制方法,并分析了其PI外环带来的限制。为了抑制二次波动分量并进一步提升系统动态性能,提出了前级变换器的改进无差拍控制策略,通过整合外环并直接控制电感电流的方式有效抑制了二次纹波电流。通过仿真证明了前级Buck/Boost变换器中改进无差拍控制策略的有效性和优越性。其次,分析了由直流母线电压二次纹波导致的后级单相逆变器低频电流谐波问题,并提出后级单相全桥逆变器的改进无差拍控制策略,同样通过整合外环的方式,抑制了后级逆变器的三次电流谐波并提高系统动态性能。通过仿真验证了所提出方法的有效性。最后,考虑到无差拍控制在实际应用中存在的系统延时问题,利用电流提前预测方法对无差拍控制进行延时补偿,以提高系统的稳定性。针对模型失配问题,设计了一种滑模观测器以估计系统的集总扰动并进行补偿,提高了无差拍控制的鲁棒性。利用RT-LAB搭建了半实物硬件在环测试平台,验证了无差拍控制中延时补偿的必要性和加入滑模观测器后控制策略的鲁棒性提升效果,进行了不同控制策略下两级式单相逆变器稳态和动态性能的对比实验,进一步验证了本文所提出的改进无差拍控制算法的有效性和优越性。

关键词：两级式单相逆变器无差拍控制二次纹波电流滑模观测器硬件在环

同方学位论文库评论

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级联H桥SVG的无差拍控制

高电压技术 2017年第1期43卷 50-58页

作者：于雁南杨荣峰徐殿国武健哈尔滨工业大学电气工程系哈尔滨150001 黑龙江科技大学电气与控制工程学院哈尔滨150027

为了提高级联H桥静止无功发生器(SVG)的动态性能和跟踪精度,提出了一种改进的无差拍控制方法。首先建立了级联H桥在dq坐标系下的数学模型和离散状态方程,然后在传统的无差拍控制算法的基础上分别设计了新的状态观测器对电流和电压进行... 详细信息

为了提高级联H桥静止无功发生器(SVG)的动态性能和跟踪精度,提出了一种改进的无差拍控制方法。首先建立了级联H桥在dq坐标系下的数学模型和离散状态方程,然后在传统的无差拍控制算法的基础上分别设计了新的状态观测器对电流和电压进行观测。在常规离散状态观测器的基础上,预先计算设置的中间变量,提前预测下一拍指令电流,从而减小控制延时。并采用了改进的重复预测算法预估输出电压以提高电压跟踪精度。最后,搭建了级联H桥SVG的MATLAB仿真模型和10 k V等级的系统试验样机,并与常规状态观测器算法进行了对比仿真实验。结果表明:与常规状态观测器相比,采用所提出的改进无差拍控制算法得到的电网电流总谐波失真(THD)数值从3.21%减小到1.18%;该算法在有效提高系统的跟踪精度和动态响应速度的同时,深度消除了采样延时所带来的跟踪滞后问题,有效提高系统的无功补偿性能。

关键词：无差拍控制离散状态观测器重复预测算法静止无功发生器级联H桥电流控制器总谐波失真

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模块化多电平换流器的无差拍控制策略

中国电机工程学报 2017年第6期37卷 1753-1763页

作者：荣飞龚喜长黄守道罗德荣湖南大学电气与信息工程学院湖南省长沙市410082

为了简化模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的控制和降低环流中的2倍频分量,提出了一种模块化多电平换流器的无差拍控制方法。建立了模块化多电平换流器单相等效电路的状态方程,根据对状态方程的分析,以换流器的环... 详细信息

为了简化模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的控制和降低环流中的2倍频分量,提出了一种模块化多电平换流器的无差拍控制方法。建立了模块化多电平换流器单相等效电路的状态方程,根据对状态方程的分析,以换流器的环流参考值和负载电流参考值作为无差拍控制的输入。用劳斯判据进行了稳定性分析,得到了系统稳定运行时K_p、K_i的取值范围。在Matlab/Simulink软件平台下搭建了10电平的MMC仿真模型,并且在实验室搭建了MMC原型样机。分析仿真和实验结果可知,与传统的控制方法相比,提出的无差拍控制方法输出电流畸变率更小,环流2倍频分量和子模块电容电压纹波更低,表明所提出的控制方法不仅PI参数少,控制简单,而且具有较好的并网电能质量。

关键词：模块化多电平换流器状态方程无差拍控制劳斯判据环流

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基于无差拍控制的三电平逆变器中点电位控制

华南理工大学学报（自然科学版） 2018年第1期46卷 33-40页

作者：姚远康龙云张志冯元彬程建材华南理工大学电力学院广东广州510640 华南理工大学广东省绿色能源技术重点实验室广东广州510640 东莞理工学院电子工程与智能化学院广东东莞523808

对二极管箝位型三电平逆变器的中点电位偏移与中点电位波动问题进行了研究.通过对电压矢量与中点电位关系的分析,建立了系统在无差拍控制下的数学模型.在无差拍控制下,结合虚拟矢量调制,经综合判断,对中点电位进行调节.仿真与实验结果表... 详细信息

对二极管箝位型三电平逆变器的中点电位偏移与中点电位波动问题进行了研究.通过对电压矢量与中点电位关系的分析,建立了系统在无差拍控制下的数学模型.在无差拍控制下,结合虚拟矢量调制,经综合判断,对中点电位进行调节.仿真与实验结果表明:与传统方法相比,该方法可以缩短消除中点偏移所需的时间,调节中点电位的能力不受调制度大小的影响,同时该方法可以消除低频的中点电位震荡.

关键词：中点箝位型三电平逆变器无差拍控制虚拟矢量调制中点电位偏移中点电位波动

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带负载观测器的永磁同步电机滑模无差拍控制

中北大学学报（自然科学版） 2022年第5期43卷 411-417页

作者：祖冉李敏黄妍慧何龙安徽机电职业技术学院汽车与轨道学院安徽芜湖241000 中科院福建物质结构研究所福建福州350000

永磁同步电动机控制系统要求电流响应快,抗干扰能力强.传统的控制方法大多采用矢量控制,电流内环采用比例积分(PI)调节器.当参数调整不当时,很难兼顾响应的快速性和稳定性,外部速度PI调节器在受到干扰时容易出现较大的波动.无差拍电流... 详细信息

永磁同步电动机控制系统要求电流响应快,抗干扰能力强.传统的控制方法大多采用矢量控制,电流内环采用比例积分(PI)调节器.当参数调整不当时,很难兼顾响应的快速性和稳定性,外部速度PI调节器在受到干扰时容易出现较大的波动.无差拍电流预测控制具有响应速度快、开关频率恒定的特点,本文提出了一种具有两拍延时补偿的无差拍控制策略,以取代电流内环PI控制器,使控制具有良好的电流品质,滑模具有抵抗外部干扰的能力.同时,设计了一种积分离散滑模速度控制器来代替速度外环的PI控制器,使控制具有很高的稳定性.为了减小滑模的抖振,设计了基于负载扰动的滑模观测器作为前馈补偿.实验结果表明,该控制策略具有良好的动态性能和鲁棒性.

关键词：永磁同步电动机无差拍控制滑模控制负载转矩观测器

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柔性多状态开关参数辨识无差拍控制

电测与仪表 2023年第10期60卷 129-135,165页

作者：张国荣王泰文侯立凯汤彬徐晨林合肥工业大学电气与自动化工程学院合肥230009

柔性多状态开关(SOP)作为一种多功能性的新型电力电子装置,既能够优化配电网中的潮流,又能够优化电压分布。文中先推导了SOP的数学模型,针对多端口SOP传统PI双环控制的PI参数较多,且整定比较困难的缺点,利用无差拍控制设计电流内环,从... 详细信息

柔性多状态开关(SOP)作为一种多功能性的新型电力电子装置,既能够优化配电网中的潮流,又能够优化电压分布。文中先推导了SOP的数学模型,针对多端口SOP传统PI双环控制的PI参数较多,且整定比较困难的缺点,利用无差拍控制设计电流内环,从而减少PI控制器的数量,简化控制电路的设计。针对无差拍控制对滤波电感较为敏感,抗电感参数摄动能力差的缺点,加入参数辨识环节,对系统参数进行跟踪估计,提高无差拍控制的鲁棒性。然后就基于参数辨识的无差拍控制对各端口的U dc Q、PQ以及U ac f控制模式进行算法实现。通过在MATLAB/Simulink中进行仿真实验,验证了所提控制算法的可行性。

关键词：柔性多状态开关无差拍控制参数辨识双环控制